基于74LS595驅(qū)動的溫度顯示器設(shè)計

　　摘要：針對日常生活中的溫度采集提出了一種設(shè)計方案，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和軟硬件設(shè)計方案。系統(tǒng)采用AT89C51單片機為控制核心，以LM35為溫度傳感器，將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號后輸出給ADC0809。ADC0809再將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入到單片機中，經(jīng)過單片機的控制處理最后再通過74LS595驅(qū)動輸出到數(shù)碼管中顯示。實驗結(jié)果表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，并且體積小、成本低，有較高的使用價值和參考價值。

　　工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活都與溫度息息相關(guān)，因此設(shè)計一個高效、可靠的溫度采集系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實意義。采用51系列單片機對溫度進行測量，能夠使控制靈活方便，并且價格低廉可以使開發(fā)成本大大降低。據(jù)此設(shè)計了以溫度傳感器LM35、AT89C51單片機為基礎(chǔ)的溫度采集顯示系統(tǒng)。為提高數(shù)碼管的顯示亮度以及減少單片機引腳的使用，采用74LS595實現(xiàn)對數(shù)碼管的驅(qū)動。該系統(tǒng)的溫度測量范圍為0~50℃，精確到一位小數(shù)，可適用于日常生活。

　　1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

　　該系統(tǒng)由溫度采集模塊、放大模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、處理器模塊和顯示模塊組成。溫度采集模塊采集現(xiàn)場環(huán)境溫度并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號，由于轉(zhuǎn)換后的電壓信號較微弱，所以要先經(jīng)過放大電路的放大，然后再送入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號再送入處理器模塊，處理器模塊根據(jù)實際需要對數(shù)字量進行處理，最后再送入顯示模塊顯示。其中選用LM35為溫度傳感器，放大電路選用LM385，選用ADC0809作為模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，選用常見的AT89C51單片機為控制核心，為了防止數(shù)碼管閃爍和節(jié)省單片機引腳，在單片機和數(shù)碼管之間接入74LS595帶驅(qū)動、鎖存、移位寄存器的芯片實現(xiàn)串行輸入并行輸出。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。

　　圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖

　　2系統(tǒng)硬件及功能電路設(shè)計

　　2.1集成運放電路設(shè)計

　　2.1.1硬件簡介

　　（1）LM35傳感器

　　LM35系列傳感器是精密集成電路溫度傳感器，其轉(zhuǎn)換電壓與攝氏溫度成正比，0℃時輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV，計算公式如下：

　　Vout_LM35（T）=10mV/℃×T℃（1）

　　因此，相對于按絕對溫標(biāo)校準(zhǔn)的線性溫度傳感器優(yōu)越得多，并且LM35系列傳感器生成制作時已校準(zhǔn)，輸出電壓與攝氏溫度一一對應(yīng)，使用極為方便。LM35傳感器有單電源和雙電源兩種接法，單電源供電模式下，在25℃時電流約為50mA，非常省電，所以該設(shè)計采用的是單電源供電模式。

　?。?）LM358放大器

　　LM358內(nèi)部包括兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)碾p運算放大電路，它也有單電源和雙電源兩種供電模式。功耗小，可用電池供電。

　　2.1.2實現(xiàn)電路

　　因為LM35的輸出電壓是毫伏級，而ADC0809的輸入電壓范圍為0~5V，雖然在ADC0809的電壓允許范圍內(nèi)，但電壓信號較弱，直接進行模數(shù)轉(zhuǎn)換會導(dǎo)致數(shù)字量太小、精度低等不足，因此需要經(jīng)過放大后再輸入到ADC0809進行轉(zhuǎn)換。放大10倍后，LM35的輸出電壓范圍為0~0.5V，測溫范圍為0~50℃，完全可以滿足日常生活的需要，所以設(shè)計放大倍數(shù)為10倍。根據(jù)同相輸入放大原理各電阻選擇阻值及連接情況如圖2所示。

　　圖2LM358連接電路圖